studia podyplomowe SAMORZĄDOWY MENEDśER ENERGII współfinansowane ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Warszawie Energetyka komunalna
Priorytety środowiskowe Racjonalne gospodarowanie zasobami wodnymi i ich ochrona. Ochrona powierzchni ziemi i efektywne wykorzystanie zasobów. Ochrona powietrza i energetyka przyjazna środowisku Ochrona róŝnorodności biologicznej i budowa potencjału rozwojowego w oparciu o zasoby przyrodnicze Zarządzanie środowiskiem i ekoinnowacje.
OCHRONA POWIETRZA I ENERGETYKA PRZYJAZNA ŚRODOWISKU ograniczeniem strat energii w systemach energetycznych na etapie przesyłu i dystrybucji energii, termomodernizacją obiektów uŝyteczności publicznej, stosowania rozwiązań energooszczędnych w procesach produkcyjnych
Oświetlenie ulic Wymagania techniczne dotyczące oświetlenia dróg zawarte są w normie PN EN 13201:2007 Oświetlenie dróg. Norma ma w całości charakter obligatoryjny i jest wystarczającym zbiorem wymagań dla ogłoszenia przetargu na oświetlenie dróg i ulic.
Grupy sytuacji oświetleniowych
Podstawowe pojęcia i definicje System ciepłowniczy obejmuje zespół urządzeń powiązanych funkcjonalnie, słuŝących do wytwarzania (źródła ciepła), przesyłania (rurociągi przesyłowe) i rozdzielania ciepła pomiędzy uŝytkowników (sieć rozdzielcza, węzły ciepłownicze.
Podstawowe pojęcia i definicje Główne zadania systemów ciepłowniczych: przygotowanie ciepłej wody uŝytkowej, przygotowanie gorącej wody lub pary i ich dostawa na potrzeby technologiczne z centralnych źródeł ciepła, dostawa odbiorcom mediów energetycznych (ciepła) w odpowiedniej jakości i w odpowiedniej ilości, zarówno do ogrzewania pomieszczeń jak i do celów higieniczno-sanitarnych.
Źródła ciepła Źródła ciepła dzielimy na: konwencjonalne i niekonwencjonalne. Konwencjonalne źródło ciepła to takie, w którym wytwarzane jest ciepło w wyniku spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych, lub wskutek uŝycia energii elektrycznej. Niekonwencjonalne źródła ciepła to takie, w których nośnik ciepła podgrzewany jest za pomocą energii odnawialnej (promieniowania słonecznego, wiatru, wód termalnych, ciepła ziemi) lub ciepła zawartego w ściekach, ciepła powstałego ze spalania np. biomasy, odpadów komunalnych.
Ciepło moŝe być wytwarzane w: indywidualnych źródłach ciepła (wytwarzana moc cieplna nie przekracza 50 kw), scentralizowanych źródłach ciepła (wytwarzana moc cieplna przekracza 50 kw). Scentralizowane źródła ciepła dzielimy na: kotłownie wbudowane, kotłownie lokalne, ciepłownie, elektrociepłownie.
Podstawowe pojęcia i definicje Ciepłem wytworzonym Ww energią cieplną wytworzoną w źródle ciepła nazywa się róŝnicę energii zawartej w nośniku ciepła oddawanym do sieci i powracającym do źródła. Mocą cieplną Q nazywa się ilość ciepła wytwarzanego, przesyłanego lub przetwarzanego w jednostce czasu. Pracą (ciepłem oddanym) Wo nazywa się róŝnicę energii cieplnej zawartej w nośniku ciepła (parze, wodzie gorącej) przed i za odbiornikiem.
Czas trwania okresu ogrzewniczego w Polsce wynosi ok. 4 800 h/a i zmienia się w pewnych granicach w zaleŝności od strefy klimatycznej. W okresie letnim zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania ciepłej wody uŝytkowej wynosi ok. 10-20% szczytowego obciąŝenia cieplnego. Maksymalne obciąŝenie szczytowe Qs występuje przy najniŝszej temperaturze (tzw. obliczeniowej) w danej strefie klimatycznej.
Rys. Podział Polski na strefy klimatyczne
Elektrociepłownie (ciepłownie) przemysłowe elektrociepłownie lub ciepłownie zainstalowane w zakładach przemysłowych, dostarczające ciepło na potrzeby technologii i ogrzewania jednego lub grupy zakładów przemysłowych. Elektrociepłownie (ciepłownie) zawodowe lub komunalne - elektrociepłownie lub ciepłownie dostarczające głównie ciepło do ogrzewania budynków i przygotowania ciepłej wody uŝytkowej, naleŝące do resortu energetyki.
Sieć ciepłownicza Sieć ciepłownicza to układ rurociągów ze wszystkimi urządzeniami na nich zamontowanymi, m.in.: armatura odcinająca i regulacyjna, urządzenia kontrolno pomiarowe, komory i studzienki ciepłownicze, kanały ciepłownicze, kompensatory.
W sieci ciepłowniczej moŝna wyodrębnić następujące odcinki: sieć tranzytową odcinek sieci ciepłowniczej o długości powyŝej 500 m, na którym nie występująŝadne odbiory ciepła, sieć magistralną odcinek sieci ciepłowniczej od źródła ciepła lub sieci tranzytowej do odgałęzień lub sieci osiedlowej, odgałęzienie sieci ciepłowniczej odcinek sieci ciepłowniczej przyłączony bezpośrednio do sieci magistralnej, którym przesyłane jest ciepło do sieci osiedlowej lub duŝego odbiorcy ciepła (np. zakładu przemysłowego), osiedlową sieć ciepłowniczą sieć ciepłownicza rozprowadzająca ciepło na danym obszarze, przyłącze ciepłownicze odcinek sieci, którym doprowadzane jest ciepło do budynku (węzła ciepłowniczego).
Ideowy schemat systemu ciepłowniczego miasta 1- sieć tranzytowa, 2 sieć magistralna, 3 odgałęzienie sieci, 4 sieć osiedlowa, 5 przyłącze ciepłownicze, 6 źródło ciepła (np. ciepłownia), 7 węzeł ciepłowniczy
Podziału sieci ciepłowniczej Podziału sieci ciepłowniczej moŝemy dokonać w zaleŝności od: Rodzaju nośnika ciepła: - sieci ciepłownicze wodne, - niskotemperaturowe; t 115 o C, - wysokotemperaturowe; t >115 o C do 150 o C. - sieci ciepłownicze parowe: - niskopręŝne; p 70 kpa nadciśnienia, - wysokopręŝne; p > 70 kpa nadciśnienia.
Zasięg sieci ciepłowniczej Ekonomicznie uzasadnione zasięgi to: 5-10 km przesyłanie wody gorącej, 2-3 km przesyłanie pary wodnej o ciśnieniu 0,4-1,2 MPa, ok. 1 km przesyłanie pary wodnej o ciśnieniu do 0,2 MPa.
Podziału sieci ciepłowniczej Przeznaczenia: - sieci ciepłownicze komunalne, - sieci ciepłownicze przemysłowe. Liczby rurociągów: sieci wodne jednoprzewodowe, sieci wodne dwuprzewodowe, sieci wodne trój-, cztero- i wieloprzewodowe, sieci parowe jednoprzewodowe bez zwrotu kondensatu, sieci parowe dwu- i wieloprzewodowe, sieci mieszane, z kombinacją róŝnej liczby przewodów wodnych i parowych.
Schemat jednoprzewodowej sieci ciepłowniczej z otwartym zbiornikiem akumulacyjnym
Schemat dwuprzewodowej sieci ciepłowniczej
Schemat parowej, dwuprzewodowej sieci ciepłowniczej
Schemat trójprzewodowej sieci ciepłowniczej
Schemat czteroprzewodowej sieci ciepłowniczej
Podziału sieci ciepłowniczej Sposobu prowadzenia rurociągów: - sieci podziemne, - sieć kanałowa. - w kanałach nieprzechodnich,<1,2 m - w kanałach półprzechodnich, od 1,2 do 1,9 m - w kanałach przechodnich, > 1,9 m - bezkanałowa sieć ciepłownicza (preizolowana), - sieci nadziemne (układana na niskich lub wysokich podporach, słupach).
Przekroje sieci kanałowej
Sieci preizolowane Sieci preizolowane, w zaleŝności od sposobu kompensacji wydłuŝenia cieplnego, mona podzielić na: sieci w systemie ślizgowym (obudowa sieci nie jest związana z materiałem rurociągu), sieci w systemie związanym (obudowa sieci jest ściśle związana z materiałem rurociągu).
Sieci nadziemne Sieci nadziemne, w zaleŝności od wysokości umieszczenia przewodów, dzielą się na: sieci na podporach niskich (os przewodu na wysokości do 1m nad poziomem terenu), sieci na podporach wysokich (os przewodu na wysokości powyŝej 1m nad poziomem terenu). Siec ciepłownicza na podporach niskich (a.) i wysokich (b.)
Klasyfikacja sieci ciepłowniczych ze względu na ułoŝenie i sposób budowy
Sieć ciepłowniczą moŝemy zaprojektować jako: sieć promieniową sieć ta pozwala na przesyłanie ciepła tylko w jednym kierunku, tzn. od źródła ciepła do odbiorcy, sieć pajęczą sieć tą tworzą oddzielne pary rurociągów (zasilający i powrotny) do kaŝdego odbiornika ciepła (węzła ciepłowniczego). Sieć ta zapewnia bardzo duŝą niezawodność dostawy ciepła, poniewaŝ awaria odcinka sieci, powoduje tylko odcięcie dopływu ciepła do jednego odbiorcy, sieć pierścieniową pozwala na przesyłanie ciepła (rys. 4) w dwóch kierunkach. Zapewnia to duŝą niezawodność dostawy ciepła. Sieć tą moŝna rozbudować, tworząc tzw. sieć wielopierścieniową. Nośnik ciepła moŝe być dostarczany z jednego lub kilku źródeł ciepła. Jest to najczęściej stosowany system ciepłowniczy w duŝych miastach.
Ideowy schemat promieniowej sieci ciepłowniczej
Ideowy schemat pajęczej sieci ciepłowniczej
Ideowy schemat pierścieniowej sieci ciepłowniczej
Przy projektowaniu sieci cieplnej naleŝy przestrzegać następujących zasad: sieć powinna być prowadzona jak najkrótszą drogą, sieć naleŝy tak prowadzić, aby zasilała jak największą liczbę odbiorców, w miarę moŝliwości naleŝy stosować zasadę samokompensacji, sieć naleŝy prowadzić poza obrębem budynków, poza jezdnią z wyjątkiem przejść poprzecznych, poprzeczne przejścia pod jezdnią naleŝy wykonać tak, aby istniała moŝliwość wymiany rur bez naruszania nawierzchni jezdni, sieć naleŝy prowadzić z zachowaniem minimalnych odległości od: budynków, urządzeń podziemnych i nadziemnych, zieleni (drzew), sieć naleŝy prowadzić z zachowaniem minimalnego przykrycia, w dwuprzewodowym systemie, przewody układa się obok siebie tak, aby przewód zasilający znajdował się z prawej strony, patrząc w kierunku przepływu nośnika ciepła w przewodzie zasilającym, sieć naleŝy prowadzić ze spadkiem umoŝliwiającym całkowite odwodnienie sieci. Minimalny spadek 3, przejście rurociągów przez ściany budynków muszą być wykonane jako szczelne, kanały nieprzechodnie, komory ciepłownicze muszą mieć wentylację grawitacyjną.
Sieci ciepłownicze z rur i elementów preizolowanych Rurociągi ciepłownicze wykonane w technologii preizolowanej Preizolowana rura typu Spiropan (dla sieci napowietrznych)
ZALETY STOSOWANIA ELEMENTÓW PREIZOLOWANYCH: obniŝenie kosztów budowy od 15% do 40% w zaleŝności od średnicy rurociągów, zmniejszenie strat ciepła na przesyle, skrócenie czasu budowy o 40%, trwałość rurociągu min. 30 lat. Sposoby kompensacji wydłuŝania i skracania się rurociągów: a) kompensacja naturalna (układanie przewodów w linii łamanej), b) stosowanie kompensatorów (U-kształtowe, dławicowe, faliste). c) osiowe kompensatory mieszkowe, stalowe dla sieci kanałowych lub preizolowane, mieszki kompensacyjne wykonane są ze stali nierdzewnej i projektowane na minimum 1000 pełnych cykli.
Wymienniki ciepła Wymiennikiem ciepła nazywamy urządzenie, w którym następuje wymiana ciepła pomiędzy czynnikiem grzewczym o wyŝszej temperaturze, a czynnikiem ogrzewanym o niŝszej temperaturze. Wymienniki ciepła są stosowane w węzłach ciepłowniczych. Następuje w nich wymiana ciepła pomiędzy czynnikiem grzewczym z sieci ciepłowniczej, a wodą krąŝącą w instalacji centralnego ogrzewania lub instalacją ciepłej wody.
Wymienniki dzielimy ze względu na: sposób wymiany ciepła na, wymiennik pośrednie (przeponowe), wymienniki bezpośrednie (bezprzeponowe), rodzaj czynnika grzewczego i ogrzewanego, woda woda, woda para, para woda, woda powietrze, powietrze powietrze.
Węzły ciepłownicze Węzeł ciepłowniczy to zespół urządzeń i armatury, którego zadaniem jest dostarczenie ciepła z sieci ciepłowniczej do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody. W węzłach tych woda sieciowa i woda z instalacji centralnego ogrzewania, znajdują się w odrębnych obiegach, a wymiana ciepła następuje w przeponowych wymiennikach ciepła (węzły pośredniego zasilania). Jeszcze do niedawna stosowane były węzły ciepłownicze bezpośredniego zasilania (np. węzły hydroelewatorowe, węzły zmieszania pompowego).
Węzły cieplne Zadania węzłów cieplnych: przekazywanie ciepła z sieci do instalacji wewnętrznej, zmiana wysokich parametrów wody sieciowej na niŝsze wymagane w instalacji, wymuszanie krąŝenia czynnika grzejnego w instalacji wewnętrznej, zabezpieczenie instalacji wewnętrznej przed wzrostem ciśnienia powyŝej dopuszczalnego. Typy węzłów stosowanych w Polsce: wymiennikowe, hydroelewatorowe, zmieszania pompowego.
Ideowy schemat przesyłu ciepła w systemie ciepłowniczym 1 wymiennika ciepła na potrzeby centralnego ogrzewania, 2 wymiennik ciepła na potrzeby ciepłej wody, 3 instalacja centralnego ogrzewania, K kocioł, P OB pompa obiegowa
Węzeł cieplny ECWR-80/30, moc grzewcza na c.o. - 80 kw, na potrzeby c.w.u. - 30 kw
BILANS CIEPLNY ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO Bilans cieplny łącznego zapotrzebowania ciepła dla aglomeracji miejskiej obejmuje: -ciepło na cele centralnego ogrzewania budynków (o róŝnym przeznaczeniu), Qco - ciepło na przygotowanie ciepłej wody uŝytkowej (dla budynków o róŝnych funkcjach), Qcwu - ciepło na potrzeby wentylacji i klimatyzacji (tylko dla budynków uŝyteczności publicznej i przemysłowych), Qw. Schemat układu bilansowego zapotrzebowania na ciepło
Regulacja dostawy ciepła
Typy regulacji: jakościowa, polegająca na zmianie temperatur td i tp przy stałym natęŝeniu przepływu wody G N, ilościowa, polegająca na zmianie natęŝenia przepływu wody G N przy stałych temperaturach wody t d i t p, mieszana (jakościowo-ilościowa), polegająca na zmianie natęŝenia przepływu wody G N i zmianie temperatur t d i t p
Wykres regulacji jakościowej
Wykres regulacji ilościowej
Wykres regulacji mieszanej
Koszty wytwarzania ciepła Całkowite koszty roczne (dla ciepłowni w [zł/rok]):
Koszty przesyłania ciepła
Korzyści z rozwoju podsystemu cieplnoenergetycznego (w tym zadania na przyszłość): - zmniejszenie zuŝycia paliwa na skutek poprawy sprawności palenisk; - moŝliwość spalania gorszych gatunków węgla w duŝych ciepłowniach i elektrociepłowniach; - wprowadzenie gospodarki skojarzonej cieplnoenergetycznej, która przynosi oszczędności paliwa w skali kraju; - mniejsza materiałochłonność inwestycyjna z powodu zmniejszonej liczby urządzeń; - zmniejszenie kosztów transportu; - zmniejszenie kosztów obsługi; - uŝytkowanie gazu w małych ciepłowniach komunalnych; - uŝytkowanie gazu w małych ciepłowniach i elektrociepłowniach przemysłowych;